Műanyagok feldolgozása, additív technológiák

A folyékony adalékok alkalmazásának a műanyag-feldolgozásban számos előnye lehet, de jó, ha a feldolgozó tisztában van azzal, hogyan kell őket kezelni. Mindenekelőtt a kompaundáláskor alkalmazott adagoló kiválasztásakor érdemes szakértővel konzultálni. Ma már több cég gyárt ilyen adagolókat, és ezek sokféle változata közül lehet az optimálisat kiválasztani.

Pultrudálással alapvetően egyirányban rendeződő szálakkal erősített egyenes és merev profilokat gyártanak. A szálak átitatására eredetileg hőre keményedő gyantát használtak, ma már hőre lágyuló polimerekkel is készülnek pultrudált termékek. Erre a viszonylag egyszerű és költségtakarékos technológiára nagyobb volna az igény, ha nem csak egyenes, hanem pl. hajlított termékeket is lehetne készíteni vele. Az első termék, egy gépkocsiütköző már a piacon van, és vannak további ötletek is.

A nagy műanyag alapanyaggyártók és kompaundáló cégek egyre nagyobb része kezdett bele a 3D nyomtatáshoz szükséges alapanyagok fejlesztésébe és gyártásába, ami jól jelzi, hogy a technológia elérte az ipari érettséget. Ezzel párhuzamosan a nyomtatókat gyártó cégek is egyre újabb, a tömegtermelést is lehetővé tevő berendezéseket fejlesztenek, gyakran stratégiai szövetségre lépve az alapanyag gyártókkal.

Egy fröccsszerszám átadásakor továbbá tárolása, szállítása, illetve használatba vétele és karbantartása során szükség van egy szerszámnaplóra, amelyben az összes, az adott szerszámra vonatkozó információt tárolni kell. A termelés digitalizációjára történő átállásnál célszerű ezeket az információkat a szerszámhoz rögzített módon, digitális formában, könnyen hozzáférhető formában tárolni. A portáldaruval nem rendelkező üzemekben, vagy más okokból, szerszám beemelő kocsikat használnak. Szűk helyen, vagy eltérő irányokban történő becsúsztatáshoz speciális, golyós görgő sorokat tartalmazó mozgató asztal jelentheti a megoldást.

Az extruderek, fröccsöntő gépek és az üreges testeket fúvó berendezések esetében a csiga és/vagy henger kopása rontja a gyártás gazdaságosságát és a termékek minőségét. Egy kritikus ponton túl szükségessé válik cseréjük, ami megfelelő előrejelzés hiányában tervezetlen leállást, jelentős termeléskiesést okoz.

Szinte valamennyi műanyagból lehet habosított lemezeket előállítani, amelyekkel jelentős súlycsökkentés érhető el, de emellett tompítják az ütéseket és kiváló hő- és hangszigetelők. A habok hőállóságát és más specifikus tulajdonságait és így alkalmazási lehetőségeit a különböző területeken a habosításra kerülő polimer tulajdonságai határozzák meg. A gyártók a felhasználók igényeit követve újabb típusokkal jelennek meg a piacon.

Az építési termékek iránti kereslet folyamatosan nő, a profilextrudálással foglalkozó műanyagfeldolgozók a kapacitás bővítésére törekszenek. A kérdés az, hogy ezt több, egy profilt gyártó sorral, vagy egyszerre két profilt gyártó sorral oldják-e meg.

A közműhálózatban alkalmazott műanyag csövekre sokféle követelményt dolgoztak ki, amelyeket a hosszú (általában 50 év) élettartamuk alatt teljesíteniük kell. Az USA-ban érvényes dokumentumok más országok számára is irányadók lehetnek. Az extrudálás vezérlésére és ellenőrzésére újabb műszereket fejlesztettek ki.

Újabban a 3D nyomtatás egyre inkább a kis és közepes sorozatok gyártása irányába tolódik, azonban a legújabb fejlesztések a nagy sorozatok gyártását is lehetővé fogják tenni. Az EOS GmbH új SLS eljárása a hagyományos berendezésekhez képest tízszeres gyorsasággal képes termékeket gyártani. A 3D nyomtatók gyártói felé irányuló általános igény, hogy nyílt, több anyaggyártó termékeit is feldolgozni képes rendszereket dobjanak piacra.

A fröccsöntő szerszámok és forrócsatornás rendszerek kialakításánál a műanyagömledékek öszenyomhatóságát gyakran nem kellő komolysággal veszik figyelembe, noha ez jelentős hatással van a termékek minőségére. Egy másik tényező, hogy a gépi tanulással, automatizált módon elkészíthető minőség-előrejelző modellek fejlesztése kezd reális ipari alternatívává válni.

A lemez extrudálás a műanyag-feldolgozás egyik fontos területe, még ha nem is kap olyan figyelmet, mint a fröccsöntés. Jó minőségű lemezek gyártása megköveteli az extruderrel szemben támasztott követelmények alapos ismeretét mind a már használt, mind új beszerzés esetében.

A kompaundáló üzemekben ritkán figyelnek az energiahatékonyságra, pedig néha kis változtatással sok energiát lehet megtakarítani, egy jó szakember pedig a régebbi gépeken is sokat javíthat. Versenyképes a jövőben csak az az üzem lesz, amely csökkenti az energiafelhasználást és áttér a korszerű eszközök alkalmazására. Ebbe beletartozik a monitorizálás, a „karcsúsított gyártás” és jól jár, ha beszerez egy-két ko-knétert is.

Az additív gyártástechnológiával, amelyet általában 3D nyomtatásnak nevezünk, egy fémvázra fröccsöntött műanyag segítségével hibrid alkatrészek állíthatók elő, amelyek egyesítik a két szerkezeti anyag előnyös tulajdonságait. Az additív gyártástechnológia anyagai és technológiái rohamos léptékben fejlődnek. Az új anyagok és technológiák révén a 3D nyomtatás ma már egyre több esetben gazdaságos alternatívát kínálnak a hagyományos gyártási módokkal szemben.

A műanyagok egyik fontos alkalmazása a csomagolás, ezen belül is az élelmiszercsomagolások területe. A fóliagyártók kihasználva az igények növekedését, folyamatosan fejlesztik a többrétegű fóliákat, az újrahasznosítást is figyelembe véve. A fóliát bevonatokkal is barrier tulajdonságúvá lehet tenni.

A 3D nyomtatás alkalmazása rohamosan terjed a gyógyászati termékek területén. A 3D nyomtatókat gyártó cégek egyre inkább nyitnak a több forrásból származó alapanyag-kínálat felé, vagyis berendezéseiket számos alapanyaggyártó termékeivel is lehet használni. Fejlesztették a fogorvosi alkalmazásokat és a sebészeti eszközöket is. Gyorsan bővül a ruházaton, a szemüvegbe beépítetve, vagy a végtagokra felcsatolva hordható 3D nyomtatású egészségügyi és wellness eszközök piaca is.

A fröccsöntés az egyik legelterjedtebben alkalmazott műanyag-feldolgozási technológia. Az így legyártott alkatrészek minősége és a gyártás gazdaságossága folyamatos kihívások elé állítja a piaci szereplőket. A fröccsöntési folyamat egyik kulcskérdése az átkapcsolási pont helyes megválasztása, ami jelentős hatással van a gyártás hatékonyságára és a termék minőségére. A megelőző karbantartás nemcsak a fröccsöntő gép, hanem nagy sorozatok esetén a szerszám esetében is alkalmazandó, jelentős versenyelőnyt jelentő megoldás, amihez a fröccsüzem és a szerszámgyártó szoros együttműködése szükséges.

A fröccsöntött termékek piacán a piaci nyomás hatására folyamatos költségcsökkentés folyik. Ennek egyik, növekvő fontosságú eleme az energiahatékonyság javítása, ami emellett a cég környezetvédelmi megítélésénél is fontos szerepet játszik. A digitális termelésre történő fokozatos átállást különböző szoftver csomagok támogatják, amelyek a hatékonyság növelést a fröccsgépek és a különböző kiegészítő berendezések közötti kommunikáció révén is javítják. E rendszerek lehetővé teszik az alapanyag tulajdonságainak és a környezet ingadozásainak kompenzálását, javítva a minőséget, csökkentve a selejtarányt és a nem tervezett leállások okozta veszteségeket. Az alábbiakban a fröccsgépgyártók legújabb fejlesztéseiről olvashatnak.

Egy adott terméknél a megfelelő technológia kiválasztásához fontos mérlegelnünk a hideg- és a forrócsatornás fröccsöntő szerszámok előnyeit és hátrányait. Az új forrócsatorna-rendszerek fejlesztései a feldolgozható anyagok körének kiszélesítését, a minőség javítását és a gazdaságosság növelését célozzák.

A legújabb extruderek gyorsabbak, nagyobb arányban képesek jó minőségben használni a reciklált polimereket, és gyakran rendelkeznek többrétegű termékek gyártására alkalmas kialakítással. Egyre nagyobb jelentőségű a telekommunikációs „okos” eszközök segítségével nyújtott távszolgáltatás. Az extruderben a műanyagömledék áramlását szimuláló programok fejlesztése révén lehetővé vált a szerszámok gyors, hatékony optimalizálása.

A fröccsöntő üzemekben egyre jobban terjed a robotok alkalmazása. A MISZ előző számában megjelent publikáció 1. részében a robotok gyártói jelenlegi újdonságaikra hívják fel a figyelmet és több olyan lehetőségre mutatnak rá, amelyekben a feldolgozó üzemek tovább hasznosíthatják a többtengelyes vagy a lineáris (kateziánus) robotok előnyeit. Az ebben a számban megjelenő 2. részben a robotok további fejlesztéseiről számolnak be, amelyek révén a fröccsöntés magas szintű automatizálása megvalósíthatja az Ipar 4.0 elvei szerinti műanyag-feldolgozást, többek között az emberrel együttműködő robotok, az ún. kobotok alkalmazásával.